BaMgSiO_4:Eu~(2+)/Eu~(3+)可调白光发光材料的制备和性能研究

通过高温固相反应在空气中制备了BaMgSiO4:Eu2+/Eu3+发光材料,利用粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对合成的样品进行表征。研究表明,在393nm激发光激发下,BaMgSiO4:Eu2+/Eu3+材料同时表现出Eu2+和Eu3+的发射光谱;改变NH4Cl质量分数可有效调整Eu2+和Eu3+的发光强度,实现从绿光到白光的有效调控。Eu3+发光强度随着NH4Cl用量增加而增大;当NH4Cl质量分数为5%时,Eu2+和Eu3+的发光强度比(IEu2+/Eu3+)最低,可获得国际照明委员会(CIE)色坐标为(0.37,0.38)、色温(CCT)为4300K的暖白光。BaMgSiO4:Eu2+/Eu3+表现出良好的热稳定性,在200℃时,其发光强度仅下降了15%。研究表明BaMgSiO4:Eu2+/Eu3+荧光粉可作为潜在的单一掺杂单一组成的白光发光二极管(LED)发光材料。     

发光材料BaSrMg(PO_4)_2∶Eu~(3+)的水热法制备及发光性能研究

采用水热法制备了可用于白光LED的红色发光材料BaSrMg(PO_4)_2∶Eu~(3+)。通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其结构和形貌进行测试表征,研究了不同pH值(5,6,7和8)和不同反应温度(120,140,160,180和200℃)对荧光粉的晶体结构和形貌的影响。从XRD的结果可以看到,当pH6时合成的样品的衍射峰为较高强度的锐锋,FESEM扫描图像也显示该制备条件下获得了立方体形状的规则晶体。在pH值分别为5,7,8时所制备的样品XRD图谱中大多是强度很弱的宽峰叠加了极少的锐锋,表明样品为固熔体或者含有混合相,这与FESEM扫描图像所显示的无定形态颗粒的结果相一致。荧光光谱测试结果表明,该荧光粉在394nm波长光的激发下产生的发射谱包含了以下6组发射峰536nm(~5 D1→~7 F_1),578nm(~5 D_0→~7 F_0),590nm(~5 D_0→~7 F_1),613nm(~5 D_0→~7 F_2),646nm(~5 D_0→~7 F_3)和696nm(~5 D_0→~7 F_4)。荧光粉的激发光谱分别由361nm(~7 F_0→~5 D_4),380nm(~7 F_0→~5 L_8),394nm(~7 F_0→~5 L_6)和464nm(~7 F_0→~5 D_2)四组激发峰组成。经过条件优化后制备的荧光粉的主要激发峰在394nm(~7 F_0→~5 L_6),该荧光粉在394nm波长光激发下产生的发射峰主峰在613nm(~5 D_0→~7 F_2)。发射峰的劈裂随着pH值和温度的变化而改变,这一现象说明了荧光粉的发光性质与它的晶体结构和颗粒形貌存在着密切的联系。     

燃烧法可控制备Eu~(3+)-Eu~(2+)共存Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2荧光粉及其荧光性能的研究

采用燃烧法合成Ca_(12-x)Al_(14)O_(32)F_2∶xEu荧光粉,对样品进行了X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)以及光致发光光谱等表征,探讨了燃烧温度、氟化铵、尿素、硼酸以及铕浓度等合成条件对荧光性能的影响。研究结果表明,利用燃烧法可以合成Eu~(3+)-Eu~(2+)共存、发光可调的荧光粉。通过改变合成条件,改变Eu~(2+)和Eu~(3+)的比例,荧光粉的发光颜色可表现为白光-橙红色-蓝白光-淡紫色-深蓝色-淡蓝色等变化。     

温度和浓度对分散在SiO_2中Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米材料发光的影响

讨论了分散在SiO2中的Y2O3∶Eu纳米发光材料在不同浓度和不同灼烧温度下光谱的变化规律,在室温紫外激光波长激发下不同灼烧温度下样品的发射光谱。从光谱上看到在一定浓度下随着灼烧温度的升高发光变强,而且在一定温度下随浓度提高发光变强。尤其在5D0→7F0跃迁谱线的强度明显高于5D0→7F2的电偶极跃迁强度,并分析了原因。探讨了合理的掺杂浓度和灼烧温度,并测量了Y2O3∶Eu质量分数为5%时,灼烧温度在1300℃时的激发光谱和格位选择激发光谱。样品平均粒径50nm,得到在不同波长激发下的5D0→7F1和5D0→7F2选择激发光谱。分析认为Eu3+存在着4种格位,并对其进行了初步的分析讨论。     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

Y~(3+)掺杂对Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)系列荧光粉,研究Y~(3+)离子掺入对荧光粉发光性能的影响。对于Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入主要起到稳定Eu~(2+)价态的作用,避免Eu~(2+)氧化为Eu~(3+),从而提高Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+)的发光性能。对于Ca Sr Si_2O_2N_2∶Eu~(2+),Y~(3+)离子掺入除了稳定Eu~(2+)价态作用外,还能有效减小Eu~(2+)取代Ca~(2+)后晶格膨胀引起的应力,提高Eu~(2+)在晶格中的溶解度。Sr_(1-x)Ca_xSi_2O_2N_2∶Eu~(2+)(x=0,0.15,0.3,0.6,0.75,0.95)系列荧光粉中随着Ca含量的增加,共掺Y~(3+)离子对样品发光强度的提高程度也随之增加(20%~80%)。     

草酸沉淀法制备细颗粒红色荧光粉Y_2O_3∶Eu~(3+)的发光特性

对草酸作为沉淀剂制备的细颗粒红色荧光粉Y2 O3 ∶Eu3 + 进行结构和发光特性研究 ,结果表明 :其一次粒径为 2 0～ 30nm ,团聚尺寸D50 =0 .5 3μm。该荧光粉最大激发峰位于 2 5 2 .2nm ,较微米级荧光粉 2 33nm红移了 19.2nm ;最大的发射峰位于 6 12nm ,与微米级的相比几乎没有差别。Eu3 + 离子的掺入构成了发光中心 ,其最佳掺杂的质量分数为 9% ,荧光粉发光的猝灭浓度由微米级的 6 %提高到 9%。由于纳米晶存在表面缺陷和悬挂键 ,其亮度约为微米晶的 70 %左右 ,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入 ,荧光粉的发光强度增大。包膜能部分消除表面缺陷和悬挂键 ,提高发光亮度。荧光粉的色坐标为x =0 .6 4 79,y =0 .344 2。     

Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的可控合成及尺寸效应所影响的发光性质

采用均匀沉淀法,通过改变稀土离子与尿素的量比成功合成了粒径分别为80,55,40 nm的Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球样品。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和发光光谱对不同尺寸纳米球的晶体结构、微观形貌和发光性质做了分析,对Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的生长过程进行了研究。根据Judd-Ofelt理论,利用Eu~(3+)的发射光谱和荧光衰减等数据,计算了5D0→7FJ能级的辐射跃迁速率和荧光分支比,计算得到Y_2O_3基质材料的折射率为1.80以及不同粒径样品的光学跃迁强度参数。最后分析了5D0能级荧光发射与温度之间的依赖关系,结果证明了荧光温度猝灭行为符合Crossover过程,并通过阿伦尼乌斯公式非线性拟合获得了激活能,粒径为80,55,40 nm的Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球样品的活化能分别为0.201,0.193,0.200 eV。     

Li~+掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉材料的发光性能

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征,研究了Li+掺杂对Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。实验结果表明:Li+掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响,但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较,Li+掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5倍,余辉衰减常数提高了1.6倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度,分析表明,掺杂Li+能增加基质中氧空位的数量,适量增加陷阱深度,从而提高材料的发光性能。     

CaS∶Eu~(2+),Sm~(3+)的制备与表征

采用湿法工艺在还原气氛下制备了CaS∶Eu2+,Sm3+光存储材料。研究了灼烧温度和灼烧时间对样品性能的影响。XRD图谱表明,样品在700℃—1200℃均形成CaS晶格。光谱分析表明,在紫外光(295nm)激发后,用980nm半导体激光照射样品,具有光激励发光现象,发射光谱峰值波长为649nm。     

Eu3+掺杂BaO-TiO2-3SiO2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了以BaO-TiO₂-3SiO₂为基质的稀土Eu³⁺掺杂的发光材料,各材料的量比为 n(Ba):n(Ti):n(Si):n(Eu)=1:1:3:x。 通过DTA-TG、IR、XRD、激发和发射光谱对材料的结构和发光性能进行了分析。DTA-TG测试表明,样品在50~400 ℃之间出现明显失重现象,说明在此过程中凝胶中的吸附水、乙醇、醋酸等物质发生了脱附释放。IR光谱显示,制备的样品中主要存在Ti-O-Si和O-Si-O键。XRD测试证明,材料属于非晶态。激发和发射光谱图显示,材料制备的最佳退火温度为800 ℃,Eu³⁺的最佳掺杂比例为x(Eu)=5.75×10^-3。在612 nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光395 nm 和可见光465 nm,即在395 nm和465 nm光激发下,材料发射的红光单色性好且强度基本相同。     

Eu3+/Yb3+共掺杂ZrO2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

Eu3+掺杂的PMMA-络合物体系的发光特性

研究了聚甲基丙烯酸甲脂PMMA-Eu(DBM)3(phen)和PMMA-辛酸铕体系的发光特性。已有的结果表明，聚甲基丙烯酸甲脂PMMA—Eu(DBM)3(phen)体系具有较高的色纯度，Eu^3 的主发射峰几乎只有613nm(Eu^3 的^5D0→^7F2)被观测到，其发射强度比PMMA-辛酸盐体系的高一个量级，是潜在的高效稀土红光材料。     

Eu2+,Cr3+共掺杂SrAl12O19发光体的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Eu2+,Cr3+单掺杂及共掺杂的SrAl12O19发光体,研究了它的发光性质和能量传递动力学过程。Eu2+的5d→4f发射峰位于400 nm,与Cr3+位于350~450 nm波长范围的4A2→4T1的吸收带有显著的光谱重叠,有利于Eu2+→Cr3+的能量传递发生,从而将来自于Eu2+离子的紫光转换为Cr3+的深红光发射。在共掺杂的样品中,当激发Eu2+时观察到Cr3+离子的2E→4A2红色线谱发射。当监测该红色线谱发射时,激发光谱中包含有Eu2+的吸收,证明了在SrAl12O19体系中Eu2+→Cr3+能量传递的存在。能量传递导致Eu2+的荧光寿命随Cr3+浓度的增加而缩短,计算表明能量传递效率随Cr3+浓度增加而提高,当Cr3+浓度为5%时能量传递效率可达到50%。     

Eu3+摩尔浓度对Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉材料光谱的影响

用高温固相法制备了Y2O2S：Eu^3 ,Mg^2 ,Ti^4 红色长余辉材料。测量了该材料的余辉曲线,余辉时间为1h以上;由X射线衍射得到晶体结构为Y2O2S.测量了不同Eu^3 摩尔浓度下的激发光谱和发射光谱,得到从^5DJ(J=0,1,2,3)^-7FJ(J=0,1,2,3,4,5)的发射谱线,并得到位于260,345,468和540nm激发峰。由于激活剂饱和效应,Y2O2S：Eu^3 ,Mg^2 ,Ti^4 发射光谱中513．6,540．1,556．4,587．3和589．3nm属于从^5D2,^5D1到^7FJ(J=0,1,2,3,4)跃迁的发射峰随Eu^3 摩尔浓度的增加相对削弱;激发谱包括位于350nm左右属于电荷转移态吸收(Eu^3 -O^2-,Eu^3 -S^2 )的激发主峰和在可见光区位于468,520和540nm属于Eu^3 离子4f-4厂吸收的激发峰。随着Eu^3 摩尔浓度的增加,位于468,520和540nm的激发峰相对增强。     

NaYF4:Eu3+,Tm3+,Yb3+材料中Stokes和反Stokes发光研究

合成了Eu3+,Tm3+和Yb3+掺杂的NaYF4材料.360 nm光激发呈蓝色发光,峰值位于452 nm,对应Tm3+的1D2→3F4跃迁;395 nm光激发旱橙色发光,峰值位于591 nm,对应Eu3+的5D0→7F1跃迁;409 nml光激发呈红色发光,峰值位于613 nm,对应Eu3+的5D0→7F2跃迁;980 nm光激发呈蓝色和红色发光,发光峰位于474和646 nm.蓝光来源Tm3+的1G4→3H6跃迁,红光来源Tm3+的1G4→3F4跃迁.在双对数曲线中,蓝光474 nm和红光646 nm的斜率分别为2.1和2.4,在980 nm光激发下,蓝光和红光发射都是双光子过程.还研究了材料的吸收光谱,并利用X射线衍射,扫描电镜测试了材料的物相结构和微观彤貌.结果表明:NaYF4:Eu3+,Tm3+,Yb3+材料具有较规则的六方相结构,结品良好.     

Eu2+在Ba2Ca(BO3)2中的发光特性及浓度猝灭

采用高温固相法,以CaCO₃ (A.R)、BaCO₃ (A.R)、H₃BO₃ (A.R)和Eu₂O₃ (99.99%)为原料制备了Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺绿色发光材料,测量了材料的晶体结构、发光特性及色坐标等。Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的激发光谱覆盖200~500 nm的紫外-可见光区。在400 nm近紫外光激发下,材料的发射光谱为一主峰位于537 nm的非对称宽谱,对应于Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷特征跃迁。研究发现,随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca-(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu²⁺掺杂摩尔分数为2%。造成发射强度下降的原因为浓度猝灭,其机理为电偶极-电偶极相互作用。依据晶格常数及实验光谱数据,得出临界距离R_c分别为2.64 nm和2.11 nm。随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的色坐标变化微小。计算得到Ba₂Ca(BO₃)₂∶2%Eu²⁺的转换效率约为72%。     

纳米CaO ∶ Eu3+的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米CaO : Eu³⁺发光粉体。并对不同掺杂浓度和不同煅烧温度下所制备的CaO : Eu³⁺粉体进行室温发光性质的研究。在室温下观测到CaO : Eu³⁺样品具有较强的Eu³⁺离子特征发射。通过对不同煅烧温度下样品发射谱的对比,发现样品在591 nm和610 nm处的发射峰积分强度比随着煅烧温度的升高而降低,说明在不同的煅烧温度下,Eu³⁺占据了两种不同的格位。对样品强发射峰进行监测,可观测到样品中的O^2-和Eu³⁺离子之间形成的电荷迁移态。通过对比不同掺杂浓度下Eu³⁺离子发射光谱,发现将Eu³⁺掺杂到CaO基质中的适宜浓度为4%。     

原材料Y_2O_3的结晶性对Y_2O_2S∶Eu~(3+)发光特性的影响

为进一步提高Y2O2S∶Eu3+的发光性能,采用改善主要原材料Y2O3结晶性的方法,使Y2O2S∶Eu3+红色荧光粉在20 kV和25 kV下发光强度分别增强5%和10%,且不影响色度、粒度、粉体分散性等主要考核指标。提高了粉体的耐电压特性(发射强度与激发电压间的关系特性)。讨论和分析了发射强度增强、电压特性改善的原因:主要原材料Y2O3的结晶性的改善,使得合成的Y2O2S∶Eu3+具有更好的晶体质量,Eu3+离子晶场环境得到进一步改善,从而减弱了无辐射过程及因晶格畸变所造成的能量损失,发光效率得到增强,电压特性得到改善。实验表明,获取高质量多晶Y2O3的最佳分解温度为1400℃左右。     

Eu2+,Dy3+共掺杂硼铝锶长余辉玻璃陶瓷

首次介绍了一种新型长余辉材料:Eu^2 ,Dy^3 共掺杂硼铝锶长余辉玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷用紫外灯、日光、荧光灯均可激发，发射黄绿色余辉，余辉的发射峰位于516nm，来自于Eu^2 的5d→^8S7/2跃迁。用12000 lx的荧光灯激发样品20分钟，停止激发后10秒时，该玻璃陶瓷的余辉亮度为3．53cd/m^2，色坐标为：x=0.2842,y=0.5772;停止激发后5小时55分钟，该玻璃陶瓷的余辉亮度为0．01cd/m^2；停止激发30小时后，余辉在黑暗中仍肉眼可见。文中对该玻璃陶瓷的相关性质进行了表征，并提出了可能的长余辉机理。